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大跨悬索桥主缆锚固区和吊杆的损伤识别研究
| 论文题名： | 大跨悬索桥主缆锚固区和吊杆的损伤识别研究 |
| 关键词： | 悬索桥;主缆锚固区;吊杆结构;健康监测;应变损伤 |
| 摘要： | 本文以一座悬索桥为具体研究对象（该悬索桥的原型背景为广东虎门大桥），开展了吊杆和主缆的健康监测方法研究。本文首先建立了该桥有限元基准模型，然后在有限元基准模型的基础上，基于线性关系假说理论，以索的应变为监测量，在不同组合工况下监测索的损伤状况。经研究分析，运用该理论可以合理有效的识别出悬索桥中受损的吊杆和受损的主缆锚固区（本文中指与主塔相连的主缆段），验证了该方法对于悬索桥吊杆和主缆锚固区健康监测的适用性。 本文主要研究的工作概述如下: (1)本文以虎门大桥为研究对象，根据已有文献数据建立虎门大桥有限元模型，并根据索力和桥型设计值对有限元模型进行修改，最终得到可用于结构健康监测研究的虎门大桥有限元基准模型。 (2)在虎门大桥基准模型的基础上进行了有限元模拟计算，为了识别悬索桥主缆锚固区和吊杆的损伤情况，以缆索锚固区和吊杆的应变为被监测量。本文首先在不同组合形式下不同数量的损伤情况下，计算获得了进行结构健康监测所需的主缆和吊杆的应变，然后校验了缆索锚周区和吊杆的健康状况同应变变化量之间的近似线性关系，校验结果验证了线性关系假说。数据表明，线性关系假说在损伤不大于30％的范围内是可以接受的，即此时可以用线性方程组近似表达主缆锚固区和吊杆的损伤与缆索锚固区和吊杆的应变之间的关系。 (3)在上述线性关系假说的基础上，研究了识别索（主缆和吊杆）损伤的方法。由于线性关系是近似的，所以不能通过直接求解线性方程组得到主缆和吊杆的健康状态（即损伤值），因此本文利用多目标优化算法来求解线性方程组获得索损伤向量的非劣解，据此识别出吊杆和主缆的损伤情况。研究结果表明，基于线性关系假说和多目标优化算法可以很好的识别出缆索锚固区和吊杆的损伤数量、损伤位置和损伤程度。 |
| 作者： | 宋静然 |
| 专业： | 力学；工程力学 |
| 导师： | 韩玉林 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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